CN114760813A - 一种电子集成模块的散热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子集成模块的散热方法，包括：A：使用内设冷却介质的横向循环换热组件分别连接横向辅助散热器和竖向散热器，将电子集成模块安装在竖向散热器上；B：控制冷却介质循环流动，电子集成模块产生的热量经竖向散热器持续地以竖向散热的方式进行散热，同时电子集成模块产生的热量也持续地与循环流动的冷却介质发生热交换；而吸热后的冷却介质则循环流动至横向辅助散热器，将热量横向传导至横向辅助散热器上进行散热；依此重复，直至电子集成模块的散热完成。该方法采用了横向传导散热和竖向传导散热相结合的方式对电子集成模块进行散热，解决了现有技术中散热性能差及不利于智能化设备深度集成化的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于电子散热技术领域，具体涉及一种电子集成模块的散热方法。
背景技术
目前，各行各业都在朝着智能化方向迈进。且随着科技的飞速发展，智能化设备的种类也越来越多。但不论是哪种智能化设备，均离不开起核心控制作用的电子元器件。对于现阶段的智能化设备来说，通常需要将各种电子元器件集成为一整体的电子集成模块，而电子集成模块的集成度在很大程度上决定了智能化设备的结构与体积。例如，电子集成模块的集成度越高，则智能化设备的结构越精密，体积也就越小，相应地智能化设备的性能也就越强，也能占领更多的市场。因而现阶段的智能化设备都在朝着集成化、小型化、更智能化方向发展。
现阶段，随着技术的进步，电子集成模块的集成度也越来越高，智能化效果也越来越好。相应地，为保证电子集成模块的正常工作，就需要采用更好的散热方式对电子集成模块进行散热。而目前对电子集成模块大多采用带翅片的普通散热器进行散热，即电子集成模块7安装在普通散热器上，工作时电子集成模块7的热量先传导至普通散热器上，再由普通散热器的翅片进行热量的散发。但该种散热方式的热传导原理是自电子集成模块7向普通散热器方向传递，也即竖向传递散热，其横向传热面积小，一般传热面积为电子集成模块7与普通散热器之间接触面积的45°范围内，如图4所示，因而其散热效率较低，不能满足电子领域越来越高的散热要求。
另外，公开号为CN103021877A的文献公开了一种采用双路径传热的高密度芯片散热方法，其步骤如下：首先芯片焊接于印制板上；然后芯片表面及印制板底面均安装散热器；最后芯片与散热器之间、印制板与散热器之间填充导热绝缘介质。该方法通过建立两条并联的传热路径将芯片传热路径上的热量分流，可提高芯片的散热能力。但由于散热器的体积较大而芯片的体积较小，该方法中涉及到的两个散热器分别设置在芯片的两侧就相当于将芯片夹持在两个散热器之间，导致必须预留较大空间才能实现芯片的安装，不利于产品的小型化。进一步的，虽然该方法在芯片的两侧分别安装了散热器，但其散热方式仍然为竖向散热，因而其散热效率仍然较低，散热效果仍然较差。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种电子集成模块的散热方法，该方法采用了横向传导散热和竖向传导散热相结合的方式对电子集成模块进行散热，能够在降低竖向散热结构体积的前提下有效提高散热效率和散热效果，解决了现有技术中电子集成模块散热性能差以及不利于智能化设备深度集成化和小型化的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电子集成模块的散热方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：设置竖向散热器和横向辅助散热器，将电子集成模块安装在竖向散热器上，并使用内设冷却介质的横向循环换热组件分别连接横向辅助散热器和竖向散热器；
步骤B：启动横向循环换热组件，控制冷却介质在竖向散热器与横向辅助散热器之间循环流动，电子集成模块产生的热量经竖向散热器持续地以竖向散热的方式进行散热，同时电子集成模块产生的热量也持续地与循环流动的冷却介质发生热交换；而吸热后的冷却介质则循环流动至横向辅助散热器，将热量横向传导至横向辅助散热器上进行散热；依此重复，直至电子集成模块的散热完成。
步骤A中，所述横向辅助散热器的体积大于竖向散热器的体积。
步骤B中，所述冷却介质为冷却氟或冷却水，当冷却介质为冷却氟时，流动速度为0.4-0.6m/s；当冷却介质为冷却水时，流动速度为4-6m/s。
步骤B中，所述电子集成模块完成散热后其散热率的提升幅度为20%-30%。
所述横向循环换热组件包括循环换热管和增压器，循环换热管分别与竖向散热器和横向辅助散热器连接，冷却介质设置在循环换热管内，增压器设置在循环换热管的中部，并用于控制冷却介质在竖向散热器与横向辅助散热器之间循环流动。
所述循环换热管上位于竖向散热器与横向辅助散热器之间的管段为直线形结构或折弯结构。
所述循环换热管上位于竖向散热器内的管段和位于横向辅助散热器内的管段均呈蛇形结构。
所述增压器为增压阀或增压泵。
所述横向辅助散热器上设有与循环换热管相垂直的散热翅片，所述竖向散热器上设有安装面和与循环换热管相垂直的散热翅片，所述电子集成模块固定在安装面上。
采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：
1、本发明设置了竖向散热器和横向辅助散热器，以及可控制冷却介质在横向辅助散热器与竖向散热器之间循环流动的横向循环换热组件，基于该设置结构，在实际散热时就能够从两方面对电子集成模块进行散热，一方面，其产生的部分热量将通过竖向散热器持续地以竖向散热的方式进行散热；另一方面，其产生的部分热量将持续地与循环流动的冷却介质发生热交换，进而横向传导至横向辅助散热器上进行散热，相当于通过横向辅助散热器增大了散热面积因而能够加快散热速度并提高散热效果。
此外，由于安装有电子集成模块的竖向散热器通过横向循环换热组件与横向辅助散热器相连，因此竖向散热器的体积可以减小至与电子集成模块体积相适配，因而能够在保证其有效散热效果的前提下降低智能化设备的体积，更有利于智能化设备的深度集成化及小型化。
综合而言，本发明采用了横向传导散热和竖向传导散热相结合的方式对电子集成模块进行散热，不仅降低了竖向散热器的体积，还有效提高散热效率和散热效果，解决了现有技术中电子集成模块散热性能差以及不利于智能化设备深度集成化和小型化的技术问题。
2、本发明将横向辅助散热器的体积设置为大于竖向散热器的体积，由于横向辅助散热器的安装位置不限，因此其一方面有利于加快产品的散热速度和提高散热效果，另一方面更便于产品的小型化设计。
3、本发明步骤B中可分别采用流速不同的冷却氟或冷却水作为冷却介质进行热量传导，一方面能够满足不同的应用场景，另一方面具有较好的热交换效果。
4、本发明步骤B中在电子集成模块完成散热后其散热率的提升幅度为20%-30%，相较于现有技术而言，其有效地降低了电子集成模块的散热效果。
5、本发明采用循环换热管和增压器作为横向循环换热组件，不仅具有吸热效果、横向传热稳定等优点，还具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点。
6、本发明中循环换热管上位于竖向散热器与横向辅助散热器之间的管段既可为直线形结构，也可为折弯结构，这使得横向辅助散热器和竖向散热器在产品中的安装位置不受限制，可根据产品内部的实际结合选择合理位置进行安装，有利于进一步降低产品体积。
7、本发明将循环换热管上位于竖向散热器内的管段和位于横向辅助散热器内的管段均设置为蛇形结构，其有利于大幅提高换热效果，进而提高散热能力。
8、本发明采用增压阀或增压泵作为增压件，其能够使冷却介质进行稳定的循环流动，以保证更佳的散热性能。
9、本发明在横向辅助散热器和竖向散热器上均设有散热翅片，并使散热翅片分别与循环换热管相垂直，其优点在于能够进一步提升散热效果。
附图说明
图1为本发明的连接结构示意图；
图2为循环换热管上管段呈直线形结构时的剖视示意图；
图3为循环换热管上管段呈折弯结构时的剖视示意图；
图4为现有电子集成模块的散热结构示意图。
图中标记为：1、循环换热管，2、增压件，3、横向辅助散热器，4、竖向散热器，5、安装面，6、散热翅片，7、电子集成模块。
具体实施方式
实施例1
本实施例公开了一种电子集成模块的散热方法，该方法主要是利用横向传导散热和竖向传导散热相结合的方式对电子集成模块7进行散热，能够在降低竖向散热结构体积的前提下有效提高散热效率和散热效果。需要说明的是，所述的横向散热是指利用循环流动的冷却介质将部分热量横向交换至另一块散热区域进行散热，以达到增加热交换速率和增加传热效率的目的。
具体的，该散热方法包括以下步骤：
步骤A：先设置竖向散热器4和横向辅助散热器3，并优选横向辅助散热器3的体积大于竖向散热器4的体积，以保证散热效果更好。此外，优选竖向散热器4和横向辅助散热器3的数量各一个，但也可根据实际需要设置多个横向辅助散热器3以进一步提高散热效果。然后再将电子集成模块7安装在竖向散热器4上，并使用内设冷却介质的横向循环换热组件分别连接横向辅助散热器3和竖向散热器4。
优选的，横向循环换热组件包括循环换热管1和增压器，循环换热管1分别与竖向散热器4和横向辅助散热器3连接，具体循环换热管1的两端可采用镶嵌固定的方式分别隐藏固定竖向散热器4内和横向辅助散热器3内，以提高冷却介质的热交换效果。冷却介质可为冷却氟或冷却水，设置在循环换热管1内用于分别与横向辅助散热器3和竖向散热器4换热。增压器为增压阀或增压泵，主要设置在循环换热管1的中部，用于控制冷却介质在竖向散热器4与横向辅助散热器3之间循环流动。
优选的，如图2、3所示，循环换热管1上位于竖向散热器4与横向辅助散热器3之间的管段为直线形结构或折弯结构。其中，当位于竖向散热器4与横向辅助散热器3之间的管段为直线形结构时，横向辅助散热器3与竖向散热器4适合同一平面安装，而当位于竖向散热器4与横向辅助散热器3之间的管段为折弯结构时，横向辅助散热器3与竖向散热器4适合具有角度的折弯安装或垂直安装。
另外，为提高冷却介质与热量的热交换效果，优选循环换热管1上位于竖向散热器4内的管段和位于横向辅助散热器3内的管段均呈蛇形结构，即将循环换热管1上位于竖向散热器4内的管段以蛇形布置的结构隐藏固定在竖向散热器4内，将循环换热管1上位于横向辅助散热器3内的管段以蛇形布置的结构隐藏固定在横向辅助散热器3内。
优选的，本实施例对散热器的结构作了进一步限定。具体的，横向辅助散热器3可为规则的方体结构，横向辅助散热器3的其中一面可为平面，相平行的另一面上设有不限定结构的散热翅片6，且该散热翅片6优选与循环换热管1相垂直。竖向散热器4同样可为规则的方体结构，竖向散热器4的其中一面设为安装面5，电子集成模块7固定在安装面5上，相平行的另一面上同样设有不限定结构的散热翅片6，且该散热翅片6同样优选与循环换热管1相垂直。在实际应用时，为提高散热效果，还可将横向辅助散热器3设置为如图3所示的外壳结构。
步骤B：当电子集成模块7持续产生热量时，启动横向循环换热组件，控制冷却介质在竖向散热器4与横向辅助散热器3之间循环流动，电子集成模块7产生的部分热量经竖向散热器4持续地以竖向散热的方式进行散热，同时电子集成模块7产生的部分热量也持续地与循环流动的冷却介质发生热交换；而吸热后的冷却介质则循环流动至横向辅助散热器3，将热量横向传导至横向辅助散热器3上进行散热；而冷却介质经横向辅助散热器3散发热量后又循环流动至竖向散热器4再次与电子集成模块7产生的热量进行热交换，依此重复，直至电子集成模块7的散热完成。最终完成散热后，电子集成模块7完成散热后其散热率的提升幅度为20%-30%。
需要说明的是，本步骤中循环换热管1的管径为Φ2～Φ20mm, 且当冷却介质为冷却氟时，其流动速度为0.4-0.6m/s；当冷却介质为冷却水时，其流动速度为4-6m/s。 但为保证最佳的横向传导散热效果，优选循环换热管1的管径为Φ10mm, 且当冷却介质为冷却氟时，优选其流动速度为0.5m/s；当冷却介质为冷却水时，优选其流动速度为5m/s。
实施例2
本实施例对实施例1所述方法进行了验证，如下：
本实施例以一种50A的IPM产品为例，采用背景技术所述普通散热器通电50A时实测电子集成模块7的温度120℃，增加本发明方法进行散热后，实测电子集成模块7的温度约96℃，温度降低了24℃，降低幅度约20%。
而相较于背景技术所引证专利文献中温度下降18℃来说，本发明的温度降低幅度更大。又由于本发明还使得竖向散热器4的体积可以减小至与电子集成模块7体积相适配，因此还能够有效降低智能化设备的体积，因而本发明的效果也更优。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。
Claims (9)
1.一种电子集成模块的散热方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：设置竖向散热器（4）和横向辅助散热器（3），将电子集成模块（7）安装在竖向散热器（4）上，并使用内设冷却介质的横向循环换热组件分别连接横向辅助散热器（3）和竖向散热器（4）；
步骤B：启动横向循环换热组件，控制冷却介质在竖向散热器（4）与横向辅助散热器（3）之间循环流动，电子集成模块（7）产生的热量经竖向散热器（4）持续地以竖向散热的方式进行散热，同时电子集成模块（7）产生的热量也持续地与循环流动的冷却介质发生热交换；而吸热后的冷却介质则循环流动至横向辅助散热器（3），将热量横向传导至横向辅助散热器（3）上进行散热；依此重复，直至电子集成模块（7）的散热完成。
2.根据权利要求1所述的一种电子集成模块的散热方法，其特征在于：步骤A中，所述横向辅助散热器（3）的体积大于竖向散热器（4）的体积。
3.根据权利要求1所述的一种电子集成模块的散热方法，其特征在于：步骤B中，步骤B中，所述冷却介质为冷却氟或冷却水，当冷却介质为冷却氟时，流动速度为0.4-0.6m/s；当冷却介质为冷却水时，流动速度为4-6m/s。
4.根据权利要求1所述的一种电子集成模块的散热方法，其特征在于：步骤B中，步骤B中，所述电子集成模块（7）完成散热后其散热率的提升幅度为20%-30%。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种电子集成模块的散热方法，其特征在于：所述横向循环换热组件包括循环换热管（1）和增压器，循环换热管（1）分别与竖向散热器（4）和横向辅助散热器（3）连接，冷却介质设置在循环换热管（1）内，增压器设置在循环换热管（1）的中部，并用于控制冷却介质在竖向散热器（4）与横向辅助散热器（3）之间循环流动。
6.根据权利要求5所述的一种电子集成模块的散热方法，其特征在于：所述循环换热管（1）上位于竖向散热器（4）与横向辅助散热器（3）之间的管段为直线形结构或折弯结构。
7.根据权利要求5所述的一种电子集成模块的散热方法，其特征在于：所述循环换热管（1）上位于竖向散热器（4）内的管段和位于横向辅助散热器（3）内的管段均呈蛇形结构。
8.根据权利要求5所述的一种电子集成模块的散热方法，其特征在于：所述增压器为增压阀或增压泵。
9.根据权利要求5所述的一种电子集成模块的散热方法，其特征在于：所述横向辅助散热器（3）上设有与循环换热管（1）相垂直的散热翅片（6），所述竖向散热器（4）上设有安装面（5）和与循环换热管（1）相垂直的散热翅片（6），所述电子集成模块（7）固定在安装面（5）上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220715 |